Quando se trata de hardware, muitas das enérgicas discussões que presenciamos na internet são provenientes de assuntos relacionados à fonte de alimentação.

Seja por seu dimensionamento, qualidade ou mesmo defeitos apresentados, os tópicos se propagam com muita velocidade, tornando interessante saber o essencial sobre o tema, seja para acompanhar ou participar.

Os computadores necessitam trabalhar com um fornecimento contínuo de eletricidade (corrente direta), o mesmo tipo que é fornecido por pilhas e baterias. Porém, a energia que recebemos da concessionária em nossas tomadas chega no modo alternado (corrente alternada), necessitando para isso de um “aparelho” que irá realizar esta conversão para o modo contínuo.

Este aparelho citado é a fonte de alimentação, a qual precisa cumprir alguns requisitos para garantir ao seu usuário proteção, segurança e confiabilidade.

A seguir, abordaremos algumas das características essenciais para o seu conhecimento.

Quais os principais requisitos de uma fonte?

Ela deve ser construída com base em um bom projeto e com componentes de qualidade. Transformadores, diodos, transistores, capacitores etc., ou melhor, o conjunto deve ser capaz de realizar a sua tarefa mesmo em condições adversas.

É comum uma fonte emitir continuamente 500 W a 25 °C, mas não fazer a mesma coisa a 50 °C. Isto pode ocorrer pela utilização de produtos de qualificação inferior.

Quais as partes mais importantes de uma fonte?

De uma forma genérica, podemos dizer que a fonte é composta de quatro partes fundamentais, a partir de uma unidade de cada. São elas: transformador, circuito retificador, filtro e regulador de tensão. O funcionamento básico dela procede da seguinte maneira:

No lado primário (entrada), temos um retificador de comutação que converte a corrente alternada (AC) para contínua (DC), e um indutor para suavizar o ruído. Em seguida, a energia vai para os capacitores primários, a fim de manter uma taxa mais consistente para o resto do circuito e para ser filtrado qualquer ruído residual.

Quanto maior for este capacitor (ou vários capacitores) melhor será a filtragem e mais tempo a carga é mantida se houver interrupção na alimentação AC (hold up time). Mas por isso, também é importante um bom projeto. Assim como componentes "maiores" podem produzir melhores resultados, se forem grandes demais, poderão ter um efeito negativo sobre a eficiência.

Entre o primário e secundário da fonte temos o transformador principal. O que ele faz é alterar a intensidade, diminuindo a tensão para o lado secundário trabalhar. Um problema frequente associado à utilização de um transformador inadequado é o superaquecimento.

Finalmente temos o lado secundário (saída). Aqui, retificadores (quer diodos ou transistores) convertem a tensão que vem do transformador para tensões mais baixas requeridas pelo seu computador (+5 V, +12 V etc.).

A qualidade destes retificadores é importante, pois eles podem superaquecer. Eles são o principal responsável por uma boa regulação de tensão. Depois de retificada, a tensão é “suavizada” por um grupo de indutores e capacitores. Da mesma forma que ocorre com o lado primário, você precisa ter certeza da quantidade/valor dos indutores e capacitores para proporcionar um bom desempenho, pois em excesso, pode-se ter uma queda na eficiência.

Ripple e regulação de tensão, o que é isso?

O ripple (ou ondulação) ocorre quando a corrente alternada fornecida pela concessionária tem influência sobre a corrente contínua provida pela fonte. É um valor residual que ocorre periodicamente e resulta da supressão ineficiente da onda alternada no interior da fonte de tensão. Como esse efeito é indesejável, as melhores fontes tentam sempre eliminá-lo.

Podemos considerar que sendo menor o ripple, mais “limpa” será a energia fornecida, trazendo para todo o sistema vantagens de funcionamento.

Regulação é o procedimento executado pela fonte para correção da tensão, a qual pode sofrer alterações por diversos motivos, inclusive pela carga aplicada. Quanto menor for esta variação, da mesma forma que ocorre com o ripple, melhor será para o funcionamento da fonte e do sistema como um todo.

Por que é perigoso utilizar uma fonte ruim?  

Quaisquer tensões instáveis (grandes flutuações) ou ripple provenientes da fonte terão que ser filtrados pelos componentes (placa mãe, placa de vídeo etc.). Muitas placas-mãe e placas de vídeo têm um bom sistema regulador de tensão, mas mesmo assim a falta de espaço não o permite ser tão bom quanto a filtragem de uma boa fonte de alimentação. Esse estresse pode prejudicar o desempenho e a capacidade de overclock e até mesmo reduzir a vida útil dos componentes.

Isto se não citarmos os casos extremos, em que a falta de sistemas de proteção e utilização de componentes inadequados pode causar riscos de danos maiores e até mesmo incêndios. Desta forma fica subentendido que as certificações de proteção inclusas em fontes de qualidade são de extrema importância.

Vale sempre lembrar que não é porque um desastre nunca aconteceu que essa possibilidade pode ser descartada. Aquela sua fonte “xing-ling” pode funcionar por uns dois anos e um belo dia pegar fogo, causando um grave acidente.

Certificação

A certificação mais utilizada e reconhecida sobre fontes de alimentação é a 80 Plus. Ela é relacionada diretamente com a eficiência energética do equipamento.

A eficiência de uma fonte tem relação com a quantidade de corrente elétrica que é desperdiçada (transformada em calor), extraída da corrente elétrica.

Eficiência = potência (corrente contínua) / potência (corrente alternada)

Podemos dizer que a fonte é o “conversor” que extrai a corrente alternada da tomada e converte em corrente contínua.

Portanto, quanto maior a eficiência, menos corrente será extraída para prover a mesma demanda de potência do equipamento.

Exemplo = PC extraindo 400 Watts da rede elétrica

  • Perda em uma fonte genérica (hipotética, com 60% eficiência) – 160 Watts
  • Perda em uma fonte 80 Plus (eficiência 80%) – 80 Watts
  • Perda em uma fonte 80 Plus Bronze (eficiência 85%) – 60 Watts
  • Perda em uma fonte 80 Plus Gold (eficiência de 90%) – 40 Watts
  • Perda em uma fonte 80 Plus Platinum (eficiência de 92%) – 32 Watts
  • Perda em uma fonte 80 Plus Titanium (eficiência de até 94%) – 24 Watts

*Eficiência em condições típicas de uso (50% de carga) e 110V.

Podemos imaginar como o exemplo citado de 40 W uma lâmpada de 40 W ligada ao mesmo tempo que um computador hipotético, no qual a perda é zero. Isso não existe, pois o homem ainda não consegue eficiência total, mas pode ajudar o entendimento do leitor.

Por ordem de certificação da 80 Plus, temos:

  • 80 Plus: 80% a 100% de carga (115V)
  • 80 Plus Bronze: 82% a 100% de carga (115V) ou 81% a 100% de carga (230V)
  • 80 Plus Silver: 85% a 100% de carga (115V) ou 85% a 100% de carga (230V)
  • 80 Plus Gold: 87% a 100% de carga (115V) ou 88% a 100% de carga (230V)
  • 80 Plus Platinum: 89% a 100% de carga (115V) ou 91% a 100% de carga (230V)
  • 80 Plus Titanium: 90% a 100% de carga (115V) ou 91% a 100% de carga (230V)

** Existem outros gráficos relacionados à % de utilização e tensão.

Mais informações podem ser obtidas neste link:

http://www.plugloadsolutions.com/80pluspowersupplies.aspx

Proteções e PFC (Power Factor Corrector)

As fontes boas disponibilizam ao usuário as proteções mais importantes: OCP (Over Current Protection), OVP (Over Voltage Protection), OTP (Over Temperature Protection), UVP (Under Voltage Protection), além de proteções contra curto-circuito.

Outras certificações de proteção estão presentes em fontes de qualidade, como cTUVus, CE, CB, FCC Class B, TÜV, CCC, C-tick, mas, de uma maneira geral, as citadas no primeiro parágrafo são as essenciais.

Também devemos levar em conta que toda fonte de qualidade deve possuir fator de correção de potência (PFC) ativo. O fator de potência é a relação entre a potência ativa e a potência aparente e quanto mais próximo de 1 este valor, ou seja, quanto mais a potência aparente chegar à ativa, menor perda de energia e melhor funcionamento dos componentes.

Apesar de não ter uma relação direta com a eficiência, o PFC reduz a emissão de ruído e interferência eletromagnética por parte da fonte, o que ajuda a evitar problemas. Além disso, ele fornece o isolamento parcial de circuitos da fonte da rede elétrica, tornando-a menos susceptível a alterações originárias da rede elétrica, o que reduz a possibilidade de termos componentes danificados por picos de tensão.

Um detalhe é que as fontes com PFC ativos não necessitam de chaves seletoras 110V/220V, pois ajustam automaticamente a tensão de entrada, operando dentro de uma faixa de tensões que varia de 90V a 264V

Qual é a melhor maneira de escolher a potência de uma fonte de alimentação?

Para isso, precisamos saber o consumo do computador. Uma boa maneira é verificar o TDP (Thermal Design Power) da(s) placa(s) de vídeo e do processador, e em seguida adicionar um valor para os outros componentes (por exemplo, 100 W). Se houver a necessidade ou intenção de fazer overclocking, esses valores podem aumentar exponencialmente. Por isso, se pretende fazê-lo, adicione 50% a este valor, que pode ultrapassar 100% em casos de utilização extrema.

Outra boa ferramenta é o PSU Calculator, que podemos achar no link abaixo:

http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp

Saiba que a melhor faixa de eficiência para a fonte está em torno de 50% de sua potência e que você deve dar uma “folga” de pelo menos 15% à potência que você achou.

Sendo assim, você e sua disponibilidade financeira poderão optar pela sua melhor opção, ou seja, comprar uma fonte com duas vezes a potência calculada, gastar mais e trabalhar na melhor faixa de utilização da fonte ou comprar uma menos potente, perder um pouco dessa qualidade e poupar um bom dinheiro para os outros componentes.

Este parágrafo pode levar o leitor a algum desconforto, mas acreditem, é a realidade e não se deve dizer que uma alternativa é mais correta do que a outra.

A(s) importante(s) linha(s) de 12 volts

Precisamos ficar atentos à capacidade das linhas de tensão da fonte. Apesar de termos duas outras tensões importantes nos PCs (3,3 volts e 5,0 volts), a demanda dessas é bastante baixa se comparada à linha (ou linhas) de 12 volts, responsável pelo fornecimento para os componentes mais exigentes, como o processador e a placa de vídeo.

Existem projetos modernos com uma ou mais linhas de 12 V, que chegam a prover muitos amperes de corrente, dado importantíssimo para avaliação da fonte. Atualmente, para componentes “sedentos” de corrente como as placas de vídeo, deve-se procurar não somente pela potência da fonte, mas por sua capacidade de corrente na(s) linha(s) de 12 V.

Um atenuante para este problema é que muito dificilmente uma fonte de qualidade vai negligenciar este fato. Via de regra, as boas fontes são bem dimensionadas em relação a este parâmetro.

As linhas de tensão do computador

Uma boa fonte provê ao computador tensões estáveis que podem ser monitoradas por equipamentos (multímetros, osciloscópio) ou mesmo, em alguns casos, por softwares.

As linhas principais (12 V, 5 V e 3,3 V) devem, ao serem medidas, estar o mais próximo possível a esses valores. Uma fonte que indica 11,5 V em vez de 12 V deve estar longe de qualquer tipo de recomendação.

Recomendações importantes

Comece a planejar o computador por sua fonte de alimentação. Promover a economia neste item pode causar problemas futuros e arrependimento.

Uma fonte de melhor qualidade e eficiência não é apenas mais cara, mas também mais econômica. Isso quer dizer que haverá menos desperdício de energia e essa economia será revertida em sua conta de luz.

Fique sabendo que a melhor faixa de eficiência gira em torno de 50% de utilização. Não quer dizer que precisamos de uma fonte de 1000 W para um computador que demanda 500 W, mas que uma fonte de 1000 W irá trabalhar em sua melhor faixa de eficiência nessa situação.

Não recomendamos o dimensionamento próximo à demanda da fonte. Considere pelo menos 15% a mais para não trabalhar próximo ao limite e uma porcentagem ainda maior se houver intenção de upgrades.

Se você for overclocker ou quiser se aventurar nesta área, saiba que precisará de muita estabilidade e folga para “trabalhar”. Neste caso, considere sempre a mais poderosa possível, pois overclocking poderá ser limitado pela fonte.

Uma fonte de excelente qualidade não vai melhorar os seus frames por segundo diretamente, mas poderá limitar a busca por um melhor desempenho em seu computador. A exemplo disso podemos citar o overclocking de um processador e/ou placa de vídeo. Para um sistema com a fonte dimensionada sem nenhuma folga, o fato de não poder realizá-lo pode ser um fator limitante para o maior desempenho.

Procure fontes de modelos e marcas consagradas. Corsair, Seasonic, Enermax, Antec, entre outras, são reconhecidas por sua excelência e não é à toa que promovem as melhores certificações e maiores prazos de garantia.

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Ah! Quase esquecemos. Quanto ao vídeo, a fonte CX430M, de boa qualidade e certificação, seria capaz de suportar aquele sistema (no caso, a placa de vídeo GTX 780Ti, placa mãe Z97, processador Core i5 4690, hidro cooler Corsair, HD, SSD e 16GB de memória DDR3) em condições normais (sem overclock). Não a recomendaríamos jamais pelo seu limite próximo ao da demanda (aproximados 400 W), mas funcionaria.

Texto por Ronaldo Buassali.